浅谈计算机虚拟化技术论文
计算机虚拟化通常上是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。合理的采用虚拟化技术,不仅能够改善政府部门现有机房资源的使用,更能在管理、安全和可扩展能力上为机房的发展提供一个良好的基础,从而构建一个功能完善、结构简单、性能相对强大的数据中心。 以下是学习啦小编为大家精心准备的：浅谈计算机虚拟化技术相关论文。内容仅供参考，欢迎阅读!
浅谈计算机虚拟化技术全文如下：
摘 要 虚拟化(Virtualization)，伴随着计算机技术的发展与应用。在信息化建设的不同时期，虚拟化都受到了计算机厂商和用户的关注。虚拟化的优势在于它能将所有可用的计算和存储资源以资源池的方式组成一个单一的整合视图，通过提供虚拟功能，可将资源看作一个单一公共的平台，最终资源池就像我们日常生活中的水和电一样，成为企业信息系统中的“公用设施”。在未来的几年内，虚拟化将成为计算机技术中最具发展潜力的领域。
关键词 虚拟化 资源 潜力领域
1计算机虚拟化技术简介
虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
纯软件虚拟化解决方案存在很多限制。“客户”操作系统很多情况下是通过VMM(Virtual Machine Monitor，虚拟机监视器)来与硬件进行通信，由VMM来决定其对系统上所有虚拟机的访问。(注意，大多数处理器和内存访问独立于VMM，只在发生特定事件时才会涉及VMM，如页面错误。)在纯软件虚拟化解决方案中，VMM在软件套件中的位置是传统意义上操作系统所处的位置，而操作系统的位置是传统意义上应用程序所处的位置。这一额外的通信层需要进行二进制转换，以通过提供到物理资源(如处理器、内存、存储、显卡和网卡等)的接口，模拟硬件环境。这种转换必然会增加系统的复杂性。此外，客户操作系统的支持受到虚拟机环境的能力限制，这会阻碍特定技术的部署，如64位客户操作系统。在纯软件解决方案中，软件堆栈增加的复杂性意味着，这些环境难于管理，因而会加大确保系统可靠性和安全性的困难。
而CPU的虚拟化技术是一种硬件方案，支持虚拟技术的CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，VMM会很容易提高性能，相比软件的虚拟实现方式会很大程度上提高性能。虚拟化技术可提供基于芯片的功能，借助兼容VMM软件能够改进纯软件解决方案。由于虚拟化硬件可提供全新的架构，支持操作系统直接在上面运行，从而无需进行二进制转换，减少了相关的性能开销，极大地简化了VMM设计，进而使VMM能够按通用标准进行编写，性能更加强大。
2计算机虚拟化技术
虚拟化技术和分区技术是紧密结合在一起，从60年代Unix诞生起，虚拟化技术术和分区技术就开始了发展，并且经历了从“硬件分区”→“虚拟机”→“准虚拟机”→“虚拟操作系统”的发展历程。最早的分区技术诞生自人们想提升大型主机利用率需求。比如在金融、科学等领域，大型Unix服务器通常价值数千万乃至上亿元，但是实际使用中多个部门却不能很好地共享其计算能力，常导致需要计算的部门无法获得计算能力，而不需要大量计算能力的部门占有了过多的资源。这个时候分区技术出现了，它可以将一台大型服务器分割成若干分区，分别提供给生产部门、测试部门、研发部门以及其他部门。
2.1硬件分区技术
硬件资源被划分成数个分区，每个分区享有独立的CPU、内存，并安装独立的操作系统。在一台服务器上，存在有多个系统实例，同时启动了多个操作系统。这种分区方法的主要缺点是缺乏很好的灵活性，不能对资源做出有效调配。随着技术的进步，现在对于资源划分的颗粒已经远远提升，例如在IBM AIX系统上，对CPU资源的划分颗粒可以达到0.1个CPU。这种分区方式，在目前的金融领域，比如在银行信息中心得到了广泛采用。
2.2虚拟机技术
在虚拟机技术(Virtual Machine Monitor)中，不再对底层的硬件资源进行划分，而是部署一个统一的Host系统。在Host系统上，加装Virtual Machine Monitor，虚拟层作为应用级别的软件而存在，不涉及操作系统内核。虚拟层会给每个虚拟机模拟一套独立的硬件设备，包含CPU、内存、主板、显卡、网卡等硬件资源，在其上安装所谓的Guest操作系统。最终用户的应用程序，运行在Guest操作系统中。这种虚拟机运行的方式有一定的优点，比如能在一个节点上安装多个不同类型的操作系统;但缺点也非常明显，虚拟硬件设备要消耗资源，大量代码需要被翻译执行，造成了性能的损耗，使其更合适用于实验室等特殊环境。其代表产品有EMC旗下的VMware系列、微软旗下的Virtual PC/Server系列等。
2.3准虚拟机技术
为了改善虚拟机技术(Virtual Machine Monitor)的性能，一种新的准虚拟化技术(Para-Virtualizion)技术诞生了。这种虚拟技术以Xen为代表，其特点是修改操作系统的内核，加入一个Xen Hypervisor层。它允许安装在同一硬件设备上的多个系统可以同时启动，由Xen Hypervisor来进行资源调配。在这种虚拟环境下，依然需要模拟硬件设备，安装Guest操作系统，并且还需要修改操作系统的内核。Xen相对于传统的Virtual Machine Monitor，性能稍有提高，但并不十分显著。为了进一步提高性能，Intel和AMD分别开发了VT和Pacifica虚拟技术，将虚拟指令加入到了CPU中。使用了CPU支持的硬件虚拟技术，将不再需要修改操作系统内(下转第156页)(上接第153页)核，而是由CPU特有的指令集进行相应的转换操作。
2.4操作系统虚拟化技术
最新的虚拟化技术已经发展到了操作系统虚拟化，以SWsoft的Virtuozzo/OpenVZ和Sun基于Solaris平台的Container技术为代表，其中Virtuozzo是商业解决方案，而OpenVZ是以Virtuozzo为基础的开源项目。他们的特点是一个单一的节点运行着唯一的操作系统实例，通过在这个系统上加装虚拟化平台，可以将系统划分成多个独立隔离的容器，每个容器是一个虚拟的操作系统，被称为虚拟环境(即VE，Virtual Environment)，也被称为虚拟专用服务器(即VPS，Virtual Private Server)。在操作系统虚拟化技术中，每个节点上只有唯一的系统内核，不虚拟任何硬件设备。此外，多个虚拟环境以模板的方式共享一个文件系统，性能得以大幅度提升。在生产环境中，一台服务器可根据环境需要，运行一个VE/VPS，或者运行上百个VE/VPS。所以，操作系统虚拟化技术是面向生产环境、商业运行环境的技术。
3虚拟化技术的前景及问题
近年来，虚拟技术成为IT技术发展的一个亮点。之所以如此，是人们看到了虚拟技术带来的价值――降低总体拥有成本(TCO)和提高投资回报率(ROI)。当前传统的IT架构中的主要问题是：IT特性与IT经济性不成比例;应用被捆绑在固定的平台上;各种应用不同的平台，需有专用或针对特别应用的开发、测试、生产、灾难恢复环境;每个应用环境均需按预计最大负载来构建，彼此之间仅有较低的或根本没有资源共享等问题，严重影响了IT的投资回报，使企业难以从IT技术平台上获得最大化的支持。虚拟技术的出现和应用为解决上述问题提供了方法。为了虚拟技术的广泛的应用，下面几个问题值得重视。
要加强虚拟技术在IT架构中的综合应用研究，虚拟技术在IT架构中应该得到充分的应用，应该包括服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、数据中心虚拟化、应用虚拟化等方面，随时满足客户的应用需求。
负载均衡是虚拟计算机应用的一个重要问题，这一问题解决得好坏直接影响系统的性能。负载均衡即任务调度是将各个任务比较均衡地分配到不同的虚拟计算机中进行计算处理。在虚拟环境下，通过工作负载管理软件，还将实现服务器群的虚拟化管理。当发现一个服务器的能力不够用时，通过网络和软件调用另一个服务器，通过软件监控，然后自动做出调整，使系统拥有更强的可靠性和高的可用性、灵活性。目前一些厂商的工作负载管理软件只支持单一服务器资源和工作流的管理。应该说，虚拟环境的建立健全是大范围的，因而系统的容错和灾备在虚拟技术应用中也就不难加以实现。
虚拟计算机的标准化是虚拟计算机技术应用发展的关键，标准化的一个重要特点就是扩展的随意性。标准化已经成为用户选用虚拟计算机的一个条件，“基于标准的计算”的概念，将发挥越来越重要的作用。
参考文献
[1] 鲁松.计算机虚拟化技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2008.
[2] 英特尔开源软件技术中心.系统虚拟化--原理与实现[M].北京：清华大学出版社，2009.
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